马铃薯的细胞质遗传多样性初步检测研究

黄强，郑敏，刘小龙，欧阳满，黄磊

（江西医学高等专科学校，江西上饶 334000）

马铃薯cpDNA和mtDNA是核外遗传系统的主要组成部分[1-2]，与核基因组（nDNA）一起共同控制诸多农艺性状及生理特征[3]，线粒体DNA也编码一些重要的生物性状，诸如植物细胞质雄性不育等。相对nDNA而言，马铃薯cpDNA和mtDNA结构简单、进化保守，cpDNA呈绝对的单亲母系遗传，mtDNA大多为单亲母系遗传[4]。因此，cpDNA和mtDNA的多态性是揭示马铃薯细胞质遗传背景，追溯母系祖先，研究马铃薯起源与演化的分子基础[5]。

研究表明，马铃薯具有5种类型的cpDNA（T、W、A、C、S）和6种类型的mtDNA（α、β、γ、δ、ε和D），常用cpDNA/mtDNA的不同组合形式（如T/β、W/α、W/γ、A/ε等）和D型mtDNA表示不同的细胞质遗传背景[6]。T/β是普通栽培种（S.tuberosum L. ssp. tuberosum, 2n=4x=48）细胞质的代表类型[9]；D为墨西哥六倍体野生种（S. demissum）细胞质类型[7]；W/α、W/γ在野生种（Wild species）普遍存在，常用来表示野生种（除S. demissum外）细胞质的代表类型；同样，A/ε常用来表示安第斯栽培类群（Andigenum Group）的细胞质类型。mtDNA虽不像cpDNA能反应马铃薯种间亲缘关系，但在体细胞融合再生植株中易发生重排或重组，常常导致再生植株拥有与亲本不同的性状[8]。因此，mtDNA多态性对子代的筛选有重大应用价值[9]。

1 试验材料

1.1 植物材料

所用的马铃薯品种均取自于云南师范大学薯类作物研究所保存的二倍体自交系群体。

1.2 主要试剂及仪器

试剂：新型植物基因组提取试剂盒（天根生化科技有限公司），Taq PCR Mastermix（天根生化科技有限公司），引物T、Alm4/5、D。

仪器：DY-600型电泳仪、My CyclerTM Thermal Cycler型PCR仪；XXPCR仪；BIO-PRO 200E型凝胶成像系统：WFZ UV-2800AH型紫外分光光度仪。

2 实验方法

2.1 植物DNA的提取

鲜叶片100 mg，参照说明书用新型植物基因组提取试剂盒提取总DNA。

2.2 几种引物的PCR扩增

2.2.1 引物

试验中利用的引物有T（叶绿体标记）、alm（线粒体标记）、D（线粒体标记）序列信息见表1。

2.2.2 PCR反应体系及扩增条件

引物alm扩增反应体系（25 μL）：

引物D扩增反应体系（20 μL）：

引物T扩增反应体系（20 μL）：

各引物PCR反应条件的设置见表2。

2.2.3 琼脂糖凝胶电泳

准确称取琼脂糖，制备1%琼脂糖凝胶。

3 结果与分析

3.1 提取DNA的电泳结果

加2μL提取物于0.8%的琼脂糖凝胶上电泳，提取的DNA电泳条带清晰，无拖尾、弥散，满足试验要求，结果如图1所示。

图1 提取DNA电泳结果

表1 引物序列信息

表2 PCR反应体条件

3.2 基因PCR检测结果

分子标记检测结果如表3所示。在引物alm4/5的体系中，有 5、14、16、18、20、21、23、57、67和72的样品中未见扩增产物，其他样品中均有扩增产物。在引物T1/2的体系中，所有样品中均有扩增产物。在引物D的体系中均未见扩增产物。

4 小结

本实验通过对叶绿体和线粒体DNA的多态性分析，揭示了来自c品系的96份马铃薯的细胞质遗传多样性，初步分析相同品系间的细胞质遗传共性和差异。结果表明，该品均说明扩增出T型条带，96份材料均和普通栽培种有亲缘关系，86份材料中扩增出A型条带，所占比例为89.6%，说明大部分材料和安第斯栽培种存在着亲缘关系；检测的D型条带在96份材料中均无扩增条带的出现，说明该系列的品种和野生品种无亲缘关系。

表3 分子标记检测结果